Electrolito más seguro para litio

El electrolito más seguro para las baterías de iones de litio funciona bien en regiones gélidas. Los vehículos eléctricos están creciendo ampliamente en todo el mundo; pueden reemplazar a los vehículos de combustibles fósiles en el futuro, ya que los vehículos eléctricos son más eficientes que los vehículos de combustible, tienen menores costos de funcionamiento, menos mantenimiento y son ecológicos. Las baterías son los sistemas de almacenamiento de energía química más comunes utilizados en los vehículos eléctricos. Las baterías de iones de litio son el sistema de batería dominante en los vehículos eléctricos porque exhiben una alta densidad de energía y una larga vida útil.

Sin embargo, las temperaturas extremadamente bajas pueden reducir la energía y la capacidad de potencia de las baterías de iones de litio. El principal problema radica en el electrolito líquido que transfiere partículas portadoras de carga llamadas iones entre los dos electrodos de la batería, lo que hace que la batería se cargue y descargue. Pero el líquido comienza a congelarse a temperaturas bajo cero, lo que limita la efectividad de la carga de vehículos eléctricos en regiones y estaciones frías.

Para superar estos problemas, el equipo de científicos del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), los Laboratorios Nacionales Argonne y los Laboratorios Nacionales Lawrence Berkeley desarrollaron un electrolito que contiene flúor que funciona bien incluso en temperaturas bajo cero.

El equipo investigó muchos disolventes fluorados. Identificaron la estructura con la barrera de energía más baja para liberar iones de litio de los cúmulos a temperaturas bajo cero.

Los científicos han revelado que la fluoración o los niveles más altos de fluoración cerca del grupo éster imponen un mayor efecto de extracción de electrones, lo que resulta en cargas atómicas más bajas, menor energía de unión al Li-ion, menor conductividad iónica y poca solubilidad a bajas temperaturas.

También determinaron a escala atómica por qué esa estructura particular funcionó tan bien. Depende de la ubicación y el número de átomos de flúor en cada molécula de solvente.

En las pruebas de celdas de laboratorio, el electrolito fluorado del equipo mantuvo una capacidad de almacenamiento de energía estable a menos 4 grados Fahrenheit durante 400 ciclos de carga y descarga. Incluso a esa temperatura bajo cero, la capacidad era equivalente a una celda con un electrolito convencional a base de carbonato a temperatura ambiente.

El electrolito anticongelante tiene la propiedad adicional de ser más seguro que los electrolitos a base de carbonato que se usan actualmente, ya que no es inflamable.

La Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE, Oficina de Tecnologías de Vehículos financió este trabajo.

El electrolito fluorado funciona a temperaturas bajo cero, lo que hace que los vehículos eléctricos sean útiles en áreas donde la temperatura es baja. Además, esto puede ayudar a que la tecnología de las baterías evolucione y se utilice para diversos fines.

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El electrolito más seguro para las baterías de iones de litio funciona bien en regiones gélidas, 22 de mayo de 2023